ES2370787A1 - Sistema de control y gestión de la tensión mecánica del cable de la catenaria en infraestructuras ferroviarias. - Google Patents
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Abstract
Sistema de control y gestión de la tensión
mecánica del cable de la catenaria en infraestructuras ferroviarias,
cuya catenaria se conforma por una serie de tramos enlazados
desviados por uno de sus extremos para enrollarse en una polea y que
están tensionadas por unos contrapesos, que comprende una galga
extensiométrica (7) intercalada en el tramo de cable de la catenaria
(1a) desviado de la línea; una caja (9) con una electrónica de
función, gestión y comunicación; un cable eléctrico (10) de conexión
de la galga extensiométrica (7) con la electrónica de función,
gestión y comunicación, y; una comunicación de la electrónica de
función, gestión y comunicación con un centro de control (12), para
conocer el estado de cada tramo de catenaria en tiempo real, así
como su tensión de para actuar cuando no sea la adecuada, y poder
modificar a distancia, desde un centro de control, la tensión del
cable de catenaria de los diferentes tramos de la misma.
Description
Sistema de control y gestión de la tensión
mecánica del cable de la catenaria en infraestructuras
ferroviarias.
La siguiente invención, según se expresa en el
enunciado de la presente memoria descriptiva, se refiere a un
sistema de control y gestión de la tensión mecánica del cable de la
catenaria en infraestructuras ferroviarias, siendo del tipo de
instalaciones que se conforman por una serie de tramos de catenaria
unidos entre sí, teniendo como objetivo esencial controlar
permanentemente la tensión mecánica del cable de las catenarias de
suministro de energía eléctrica a los trenes de infraestructuras
ferroviarias.
Asimismo, el sistema tiene por objeto permitir
conocer el estado de cada tramo de catenaria en tiempo real en un
centro de control, esto es, sin necesidad de presencia física, para
poder actuar en consecuencia de forma inmediata, lo cual representa
una reducción drásticas en los costes de mantenimiento.
Otro objeto de la invención es permitir conocer
la tensión, en kilos, de cada tramo de catenaria con objeto de
poder actuar en el momento que, por cualquier circunstancia, la
tensión no sea la adecuada.
Igualmente, otro objeto de la invención es poder
modificar a distancia, desde un centro de control, la tensión del
cable de catenaria de los diferentes tramos de la misma.
En la presente memoria se describe un sistema de
control y gestión de la tensión mecánica del cable de la catenaria
en infraestructuras ferroviarias, el cual es de aplicación para el
control y mantenimiento preventivo de los diferentes tramos de
catenaria que conforman una línea ferroviaria en todo tipo de
infraestructuras ferroviarias.
Actualmente, las líneas de suministro de energía
eléctrica a los trenes, catenarias, utilizan un método simple y,
relativamente, eficaz para mantener un permanente estado de tensión
mecánica que permita mantener una altura más o menos constante de la
línea de alimentación con el plano de las vías, a fin de permitir
una presión constante del pantógrafo del tren con dicha línea de
alimentación.
Las pequeñas variaciones de esta altura debidas
a la caída o flecha de la catenaria en los puntos centrales entre
postes y las irregularidades del terreno son absorbidas por el
propio pantógrafo de los trenes con su sistema de muelle y
amortiguador.
Mientras tales irregularidades se mantengan
dentro de unas tolerancias especificadas, el contacto
pantógrafo-catenaria queda asegurado para la marcha
normal de los trenes.
La continua línea de catenaria se conforma por
una serie de tramos según una longitud aproximada entre 1.000 y
1.200 metros, de forma que dichos tramos se soporta en uno de sus
extremos en un poste fijo, mientras que en su otro extremo es
desviado para enrollarse en una primera polea en la parte alta de un
poste, mientras que de una segunda polea, de mayor diámetro que
dicha primera polea y asociada a ella cuelgan cayendo verticalmente
a plomada unos contrapesos cuya masa proporciona, por efecto de la
gravedad, la tensión deseada al cable de la catenaria.
Por otra parte, en el tramo desviado de
catenaria se incorpora: un aislamiento eléctrica.
Este sistema, si bien ofrece una tensión más o
menos constante está sujeto a ciertos inconvenientes que requieren
revisiones periódicas y protocolos de mantenimiento para asegurar la
operativa de la línea ferroviaria y, así, se carece de información
remota del estado de cada tramo de catenaria y la única manera de
controlar la tensión es variando la masa suspendida que ejerce el
contrapeso.
En definitiva, un fallo en la tensión de la
catenaria no se pone de manifiesto si no es por revisión presencial
o por una incidencia al paso de un tren, provocando ya graves
inconvenientes.
Así, por ejemplo, mediante los contrapesos se
absorben las variaciones de longitud de los tramos de catenaria en
su dilatación y contracción por efecto de las variaciones de
temperatura.
De esta forma, el mantenimiento regular implica
una presencia física para cada tramo tensionado del cable de la
catenaria, con objeto cual es la incidencia que se ha producido.
Así, las incidencias que se pueden producir y
que no son detectables si es por una presencia física son, por
ejemplo, sustracción de contrapesos, mal funcionamiento de la polea
de paso del cable de los contrapesos o corte de la catenaria e,
incluso, sustracción de la propia catenaria, situación que es fácil
que se produzca cuando se esta instalando la línea.
De esta forma, ante la sustracción de los
contrapesos la catenaria pierde tensión y el mal funcionamiento de
la polea de paso del cable de los contrapesos puede ser consecuencia
de un atasco del eje de giro.
Además, con los medios actuales no se conoce
cual es la tensión (en kilos) a la que se encuentran las catenarias
y en modo alguno es posible detectar cualquier evento al paso de los
trenes.
En la presente memoria se describe un sistema de
control y gestión de la tensión mecánica del cable de la catenaria
en infraestructuras ferroviarias, siendo de utilidad en todo tipo de
instalaciones ferroviarias cuya catenaria se conforman por una serie
de tramos enlazados, cuyos tramos, por uno de sus extremos se
desvían para enrollarse en una primera polea para su tensionado de
forma que el sistema comprende:
- \bullet
- una galga extensiométrica intercalada en el tramo de cable de la catenaria desviado de la línea que es conducido hasta el eje de un moto-reductor para su enrollamiento en él;
- \bullet
- una caja con una electrónica de función, gestión y comunicación;
- \bullet
- un cable eléctrico de conexión de la galga extensiométrica con la electrónica de función, gestión y comunicación, y;
- \bullet
- una comunicación de la electrónica de función, gestión y comunicación con un centro de control.
\vskip1.000000\baselineskip
De esta forma, la galga extensiométrica mide la
tensión de la catenaria y es comunicada a la electrónica de función
y gestión para su cotejo, con objeto de determinar si la misma se
encuentra dentro de los parámetros determinados.
En el centro de control se controla el estado de
cada tramo de catenaria a lo largo de toda la línea, determinando el
tramo de catenaria que no tiene la adecuada tensión mecánica,
actuando sobre el moto-reductor para el
enrollado/desenrollado del correspondiente tramo de catenaria, de
forma que desde el propio dentro de control se puede regular la
tensión de la catenaria.
El cable eléctrico de conexión de la galga
extensiométrica queda pasante por una rueda para su enrollado,
permitiendo su adaptación a las variaciones de longitud del cable de
catenaria.
En definitiva, se trata de poder conocer en
tiempo real que un tramo de una línea de catenaria ha sufrido una
incidencia que afecta a la tensión del cable y, además, poder
determinar que concreto tramo es de toda la línea e, incluso,
regular a distancia la tensión del mismo, lo cual representa una
importante ventaja, al reducir los costes de mantenimiento y de
gestión.
Para complementar la descripción que
seguidamente se va a realizar, y con objeto de ayudar a una mejor
comprensión de las características de la invención, se acompaña a
la presente memoria descriptiva, de un juego de planos, en cuyas
figuras de forma ilustrativa y no limitativa, se representan los
detalles más característicos de la invención.
Figura 1. Muestra una vista en alzado lateral de
la configuración del extremo de una catenaria convencional en su
desvío hacia una polea de enrollamiento, así como la unión al tramo
siguiente de catenaria y los contrapesos de tensionado
mecánico.
Figura 2. Muestra una vista en alzado lateral de
la configuración objeto de la invención observando el extremo de una
catenaria en su desvío hacia el eje de un
moto-reductor para su enrollamiento en él, así como
la unión al tramo siguiente de catenaria, una galga extensiométrica,
intercalada en el mismo, un cable eléctrico de conexión de la galga
extensiométrica a una caja contenedora de una electrónica de función
y comunicación con un centro de control.
A la vista de las comentadas figuras y de
acuerdo con la numeración adoptada podemos observar como, en primer
lugar, como en la figura 1 se muestra una estructura convencional en
la que los tramos de catenaria 1 a y 1 b se unen en el punto 2 donde
el extremo del tramo de catenaria 1a se desvía hacia una primera
polea 3 de enrollamiento y en cuyo desvío presenta un aislamiento
eléctrico 4.
Por otra parte, la primera polea 3 queda
asociada a una segunda polea 5 de mayor diámetro en la que se
enrolla un cable con los contrapesos 6 que es el encargado de
provocar la tensión mecánica de la catenaria 1a.
Con una estructura convencional como la descrita
tenemos un accionamiento mecánico de forma que cuando la catenaria
1a sufre una alteración en su longitud, tal como una dilatación o
contracción, como consecuencia de los cambios de temperatura, los
contrapesos hacen que se absorba dicha modificación.
Con esta forma de actuación puede ocurrir que si
la polea ha quedado bloqueada en su eje y no gira no se permite la
actuación de los contrapesos y la catenaria no queda debidamente
tensada y esta incidencia no puede ser conocida sino es con una
presencia física.
Asimismo, si se produce un sabotaje en la
catenaria, como puede ser el corte de la misma o la sustracción de
los contrapesos, la catenaria no queda debidamente tensada e,
igualmente, dicha incidencia no puede ser conocida sino es con una
presencia física.
Así, se tiene un elevado coste de mantenimiento
al tener que realizar periódicas revisiones.
Con objeto de solventar estos inconvenientes en
la presenta memoria se describe un sistema de control y gestión de
la tensión mecánica del cable de la catenaria de suministro de
energía eléctrica en infraestructuras ferroviarias mediante el cual
se permite mantener permanentemente en niveles operativos la
tensión mecánica del cable en la serie de tramos de catenaria que
conforman la línea y, además, permite conocer cualquier incidencia
en el mismo momento de producirse que afecte al estado de los tramos
de catenarias, obteniendo un continuo mantenimiento sin presencia
física.
Más aún, mediante el sistema propuesto se
permite modificar la tensión de cada tramo de catenaria desde el
propio centro de control.
De esta forma, el sistema que se presenta
permite funcionalmente mejorar la regularidad de la tensión de la
catenaria en cada tramo, la completa ausencia de mantenimiento y el
conocimiento remoto en tiempo real del estado de cada tramo de la
catenaria en trazados de infraestructuras ferroviarias.
Además, mediante el sistema propuesto en la
invención, se eliminan las masas suspendidas (contrapesos) que
proporcionan la necesaria tensión mecánica.
Para ello, se dispone de un sistema formado por
un moto reductor eléctrico 8 con elevado índice de desmultiplicación
mecánica y que permite, mediante el arrollamiento de cable alrededor
de un eje solidario al moto reductor 8, aumentar o disminuir la
tensión del cable 1a de la catenaria mediante
"enrollado-desenrollado" del cable 1a en
pequeñas variaciones.
Así, el sistema mide la tensión mecánica del
cable 1a, en el que se ha intercalado una galga extensiométrica 7,
de cada tramo de catenaria permanentemente y mediante la supresión
de los contrapesos y la disposición de un moto reductor 8 y una
electrónica de función y gestión 9, permite efectuar correcciones en
la tensión mecánica del cable 1a de cada tramo de la catenaria,
disponiendo así de un sistema completamente automático y autónomo o
libre de mantenimiento.
De esta forma, la galga extensiométrica 7 mide
la tensión de la catenaria y es comunicada a la electrónica de
función y gestión 9 para su cotejo, con objeto de determinar si la
misma se encuentra dentro de los parámetros determinados.
En el centro de control 12 se controla el estado
de cada tramo de catenaria a lo largo de toda la línea, determinando
el tramo de catenaria que no tiene la adecuada tensión mecánica,
actuando sobre el moto-reductor 8 para el
enrollado/desenrollado del correspondiente tramo de catenaria 1a,
de forma que desde el propio dentro de control se puede regular la
tensión de la catenaria. El cable eléctrico 10 de conexión de la
galga extensiométrica 7 queda pasante por una rueda para su
enrollado, permitiendo su adaptación a las variaciones de longitud
del cable de catenaria.
En definitiva, se trata de poder conocer en
tiempo real que un tramo de una línea de catenaria ha sufrido una
incidencia que afecta a la tensión del cable 1a y, además, poder
determinar que concreto tramo es de toda la línea e, incluso,
regular a distancia la tensión del mismo, lo cual representa una
importante ventaja, al reducir los costes de mantenimiento y de
gestión.
Asimismo, el sistema registra cualquier anomalía
detectada al paso de los trenes mediante el registro de las
variaciones de tensión mecánica del cable 1a.
En definitiva, el sistema permite:
- \blacklozenge
- mantener la tensión mecánica constante del cable 1a en cada tramo de catenaria;
- \blacklozenge
- efectuar cambios de dicha tensión mecánica, remotamente, desde un centro de control unificado, en función de las condiciones de uso;
- \blacklozenge
- transmitir cualquier tipo de alarma sobre incidencias de la catenaria. Para ello se utiliza cualquiera de las actuales tecnologías de transmisión de datos disponibles hoy en día;
- \blacklozenge
- registrar y obtener datos de irregularidades de dicha; catenaria al paso de los trenes, dado que la célula de carga registrará las variaciones de tensionado al paso de los trenes, detectando fallos, en la estructura de la misma y permitiendo anticipar la situación antes de la ocurrencia de cualquier incidencia.
\vskip1.000000\baselineskip
Por otra parte, el sistema objeto de la
invención actúa de forma automática y no tan solo mide, registra y
avisa, sino que actúa activamente manteniendo una tensión mecánica
constante y pudiendo variar dicha tensión según condiciones
operativas desde un centro de control.
Una importante ventaja del sistema propuesto es
que el mismo puede ser montado conjuntamente con la instalación de
las catenaria permitiendo tener un control desde el mismo momento de
su instalación, de forma que, si se provoca un sabotaje sobre la
catenaria, como puede ser el corte de la misma, ante la falta de
tensión se producirá la automática alarma en el centro de control
para actuar con rapidez.
Esta incidencia adquiere una gran relevancia
durante el tiempo de montaje de la instalación, ya que, es en esos
momentos cuando se pueden producir, incluso, la sustracción de las
catenarias y al poder disponer de un sistema de control que puede
ser instalado junto con la propia instalación y comunicarse con un
centro de control por cualquier medio, se podrá tener una vigilancia
desde el mismo momento de su instalación lo cual es una importante
ventaja.
Asimismo, el sistema puede incorporar un
dispositivo de medición de temperatura ambiente, mediante sensor
electrónico y cálculo, permitiendo, conociendo los límites elásticos
del cable de la catenaria y las tensiones necesarias para un óptimo
funcionamiento, ajustar permanentemente la tensión de dicho cable
sin necesidad de costosas correcciones en cambios estacionales.
Además, mediante el sistema objeto de la
invención se permite:
- \blacklozenge
- conocer remotamente el estado mecánico de cada tramo de catenaria;
- \blacklozenge
- por su bajo consumo puede mantenerse independiente de suministro eléctrico de la red general, mediante la disposición de acumuladores eléctricos y reducidas placas fotovoltaicas;
- \blacklozenge
- registrar las variaciones de tensión mecánica de la catenaria al paso de los trenes por la presión ejercida por el pantógrafo de los mismos y anticiparse a incidencias por irregularidades en la catenaria;
- \blacklozenge
- eliminar los contrapesos convencionales que proporcionan tensión mecánica a los diferentes tramos de catenaria y mantener dicha tensión en los límites preestablecidos;
- \blacklozenge
- eliminar mantenimientos periódicos necesarios sobre los contrapesos de la catenaria debidos a ajustes de los límites elásticos del cable o de las variaciones de temperatura;
- \blacklozenge
- transmitir órdenes desde un centro de control para actuar por sí solo.
Claims (4)
1. Sistema de control y gestión de la tensión
mecánica del cable de la catenaria en infraestructuras ferroviarias,
siendo de utilidad en todo tipo de instalaciones ferroviarias cuya
catenaria se conforman por una serie de tramos enlazados, cuyos
tramos, por uno de sus extremos se desvían para enrollarse en una
primera polea para su tensionado, caracterizado porque el
sistema comprende:
- \bullet
- una galga extensiométrica (7) intercalada en el tramo de cable de la catenaria (1a) desviado de la línea que es conducido hasta el eje de un moto-reductor (8) para su enrollamiento en él;
- \bullet
- una caja (9) con una electrónica de función, gestión y comunicación;
- \bullet
- un cable eléctrico (10) de conexión de la galga extensiométrica (7) con la electrónica de función, gestión y comunicación, y;
- \bullet
- una comunicación de la electrónica de función, gestión y comunicación con un centro de control (12).
\vskip1.000000\baselineskip
2. Sistema de control de la tensión mecánica del
cable de la catenaria en infraestructuras ferroviarias, según
reivindicación 1ª, caracterizado porque la galga
extensiométrica (7) mide la tensión de la catenaria y es comunicada
a la electrónica de función y gestión para su cotejo.
3. Sistema de control de la tensión mecánica del
cable de la catenaria en infraestructuras ferroviarias, según
reivindicación 1ª, caracterizado porque en el centro de
control (12) se controla el estado de cada tramo de catenaria
(1a, 1b, ..) a lo largo de toda la línea, determinando el tramo de catenaria que no tiene la adecuada tensión mecánica, actuando sobre el moto-reductor (8) para el enrollado/desenrollado del correspondiente tramo de catenaria (1a).
(1a, 1b, ..) a lo largo de toda la línea, determinando el tramo de catenaria que no tiene la adecuada tensión mecánica, actuando sobre el moto-reductor (8) para el enrollado/desenrollado del correspondiente tramo de catenaria (1a).
4. Sistema de control de la tensión mecánica del
cable de la catenaria en infraestructuras ferroviarias, según
reivindicación 1ª, caracterizado porque el cable eléctrico
(8) de conexión de la galga extensiométrica (7) queda pasante por
una rueda (11) para su enrollado.
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| WO2011144781A1 (es) | 2011-11-24 |
| EP2572926A1 (en) | 2013-03-27 |
| ES2370787B1 (es) | 2012-11-05 |
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